探析計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

覃思　鄧歡

摘 要 本文圍繞計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的基本概述、計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的具體功能、計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用四個(gè)方面展開討論，對(duì)時(shí)下熱門的計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)進(jìn)行了全面分析，并提出了一些筆者自己的見解，希望能夠?qū)窈笥?jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的發(fā)展提供一些理論建議。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù) 信息技術(shù) 應(yīng)用

虛擬化在不同領(lǐng)域、不同人群中有著完全不同的概念，因此對(duì)于虛擬化一詞并沒有統(tǒng)一的界定，只能根據(jù)具體情況進(jìn)行界定。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的虛擬化是指針對(duì)計(jì)算機(jī)能力、數(shù)據(jù)以及存儲(chǔ)等各方面進(jìn)行統(tǒng)一分配的技術(shù)，計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，其中最為突出的優(yōu)勢(shì)莫過于容量大、成本低、效率高，正是由于這些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)才使計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)迅速得到大量用戶青睞。而計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展尚處于起步階段，要想將其優(yōu)勢(shì)充分地發(fā)揮出來，從而推動(dòng)整個(gè)計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展，就必須對(duì)它進(jìn)行更加深入地探索和研究。在本文中，筆者將針對(duì)計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的基本概念以及應(yīng)用方式進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的基本概述

1.1計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的內(nèi)涵

計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物理計(jì)算機(jī)資源的合理配置與安排，具體表現(xiàn)方式如下：將計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用程序或有關(guān)組件從相應(yīng)的硬盤系統(tǒng)中進(jìn)行抽離，隨后再結(jié)合最新的資源信息，根據(jù)一定的邏輯規(guī)則以及物理原則，對(duì)這些應(yīng)用程序以及組建進(jìn)行抽象化重組。在計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的運(yùn)行下，用戶可以體驗(yàn)到若干個(gè)物力資源毫不影響PC終端同步運(yùn)行的效果，且這些PC終端能夠?qū)崿F(xiàn)物力資源的實(shí)時(shí)共享。實(shí)際上，虛擬化技術(shù)在過去就已初步形成了原形，如虛擬局域網(wǎng)絡(luò)、虛擬化內(nèi)存等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與普及，計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)才逐漸衍生出來，并在計(jì)算機(jī)硬件以及軟件上實(shí)現(xiàn)了不同程度的發(fā)展。

硬件虛擬化技術(shù)主要是指在計(jì)算機(jī)原件的基礎(chǔ)上實(shí)施的虛擬化處理，在虛擬化處理的作用下實(shí)現(xiàn)硬件容量的擴(kuò)充，使資源配置的軟化步驟得到簡(jiǎn)化。通過虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，CPU運(yùn)行能夠從之前的單個(gè)運(yùn)行過度到多個(gè)同步運(yùn)行，每個(gè)程序即是獨(dú)立存在的又是相互聯(lián)系的。軟件虛擬化是 指一種高度抽象化的虛擬層，這一虛擬層能夠使虛擬層以及物理硬件之間得到有效分離，從而改善計(jì)算機(jī)的工作效率。

1.2計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的工作原理

計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基本條件是必須具備一套支持虛擬化技術(shù)的設(shè)備，計(jì)算機(jī)下層的設(shè)備有一部分能夠支持虛擬化技術(shù)，有一部分不能支持虛擬化技術(shù)，而針對(duì)這些無法實(shí)現(xiàn)虛擬化技術(shù)的設(shè)備，必須依靠系統(tǒng)化管理手段來改變。一般情況下，系統(tǒng)管理包括計(jì)算機(jī)平臺(tái)硬件以及計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)抽象，它是一種完整度較高的操作系統(tǒng)，用戶習(xí)慣于將它稱為主機(jī)操作系統(tǒng)，也被稱為虛擬機(jī)。每一種不同類型的虛擬機(jī)之間是相互隔離的狀態(tài)，位于最下級(jí)的設(shè)備為自己的設(shè)備，也并不是每一個(gè)硬件都可以兼容不同類型的虛擬機(jī)，例如最早的X86處理器就無法按照相應(yīng)的指令來處理計(jì)算結(jié)果。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)程序必須在被保護(hù)的安全環(huán)境下執(zhí)行一切操作。

1.3工作方式

一般來說，計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)是通過橋接模式以及網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式兩種工作方式實(shí)現(xiàn)的，下面筆者將針對(duì)這兩種工作方式進(jìn)行逐一介紹。

首先是橋接模式。橋接模式是一種借助虛擬化軟件在局網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建全新的虛擬化服務(wù)器，從而面向局網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)所有用戶提供虛擬化服務(wù)的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在這一工作方式下，我們可以將虛擬系統(tǒng)看作是一臺(tái)能夠與其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)有效連接的主機(jī)設(shè)備。在橋接工作方式下，虛擬系統(tǒng)若要實(shí)現(xiàn)與其它設(shè)備的連用，首先必須要向它提供具體的網(wǎng)絡(luò)地址以及網(wǎng)絡(luò)安全秘鑰等信息。

其次是網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式。這一工作方式通常應(yīng)用在NAT模式下，在網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式的作用下，在與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接時(shí)能夠更加簡(jiǎn)單便捷，操作過程中也不需要另外部署額外的配置，只要確保網(wǎng)絡(luò)之間能夠互相連接便可。

2計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的具體功能

2.1資源虛擬化功能

資源虛擬化是一種自身性技術(shù)，具有很強(qiáng)的獨(dú)立性，因此并不能被應(yīng)用在所有系統(tǒng)資源服務(wù)器當(dāng)中，兼容性仍存在一定的局限性，只有一些特定的系統(tǒng)資源服務(wù)器中才能支持資源虛擬化功能的應(yīng)用，如最常見的內(nèi)存以及網(wǎng)絡(luò)資源，換句話說也就是網(wǎng)絡(luò)以及儲(chǔ)存的虛擬化。其中，網(wǎng)絡(luò)虛擬化主要是依靠一條網(wǎng)絡(luò)寬帶將其分離成為兩個(gè)截然不同的獨(dú)立通道，以此更好地針對(duì)一些特定資源進(jìn)行合理分配，在日常生活中我們常見的局域網(wǎng)其實(shí)就是一種物理局域網(wǎng)，它通過邏輯網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)部分的相互隔離，使兩個(gè)部分的優(yōu)點(diǎn)更加突出，并降低了它們的相互干擾性。

從狹義上理解虛擬化儲(chǔ)存技術(shù)，實(shí)際上就是一種對(duì)物理內(nèi)存的抽象化處理過程，它的最終目的在于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)資源的有效配置與整合，并向外界展現(xiàn)一個(gè)獨(dú)立儲(chǔ)存空間的概念。

2.2應(yīng)用程序虛擬化功能

應(yīng)用程序的虛擬化也是計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)中一項(xiàng)特別的功能，它可以實(shí)現(xiàn)操作程序之間的相互分離，當(dāng)這些程序從系統(tǒng)中被剝離后，就成為了獨(dú)立的個(gè)體，不再依靠操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，但是他們?nèi)匀淮嬖谟诓僮飨到y(tǒng)中運(yùn)行。應(yīng)用程序虛擬化不僅為應(yīng)用程序提供了相應(yīng)的執(zhí)行文件，同時(shí)也為其創(chuàng)建了一個(gè)合理、有效的虛擬化運(yùn)行場(chǎng)所。

2.3平臺(tái)虛擬化功能

平臺(tái)虛擬化是構(gòu)成計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵部分，它能夠?yàn)橛?jì)算機(jī)操作系統(tǒng)以及服務(wù)環(huán)境帶來所需的各種虛擬化服務(wù)技術(shù)，其中最常見的為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)桌面的虛擬化以及服務(wù)器的虛擬化。顧名思義，桌面虛擬化就是指計(jì)算機(jī)桌面的虛擬化處理過程，對(duì)計(jì)算機(jī)桌面進(jìn)行虛擬化處理能提高桌面使用的靈活性，同時(shí)也可以賦予桌面操作更高的安全性，使操作更加簡(jiǎn)便。

2.4表示層虛擬化功能

用戶在使用應(yīng)用程序的過程中常常會(huì)運(yùn)用到表示層虛擬化功能，在使用這一功能時(shí)必須滿足一個(gè)基本條件，即應(yīng)用程序的運(yùn)行必須在服務(wù)器上，而需要注意的是它并非在本地的操作系統(tǒng)中運(yùn)行，客戶計(jì)算機(jī)界面中所顯示的內(nèi)容基本上為使用者的操作程序。

3計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)歸納起來主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)對(duì)于管理成本具有顯著地改善作用，并通過各種途徑來實(shí)現(xiàn)人們工作效率的提升，如根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整物力資源數(shù)量，將其減少到最合理的水平、識(shí)別物力資源中的復(fù)雜特性，并通過一定的技術(shù)進(jìn)行隱藏、采取自動(dòng)化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)共管理任務(wù)的簡(jiǎn)化。

（2）計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)能夠充分提高使用靈活程度。通過計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)，各種零散分別狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)資源能夠?qū)崿F(xiàn)重新整合以及部署，形成更合理的配置方式，通過這種動(dòng)態(tài)性重組來滿足實(shí)時(shí)變化的業(yè)務(wù)需求。

（3）計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)具有更高的安全性。計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)可以做到有效分離以及隔離，彌補(bǔ)共享機(jī)制中的不足，這是現(xiàn)階段共享機(jī)制難以實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，應(yīng)用計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)可以大幅提高數(shù)據(jù)訪問的安全程度，使網(wǎng)絡(luò)安全成為可能。

（4）計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)具有可擴(kuò)展特性。在大部分類型的產(chǎn)品中，資源分區(qū)以及集合可以支持大部分虛擬資源，因此能夠在確保物理資源配置方式不發(fā)生改變的情況下實(shí)現(xiàn)資源的大規(guī)模調(diào)整，從而使產(chǎn)品獲得可擴(kuò)展性能。

4計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

4.1計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的應(yīng)用

對(duì)于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置來說，交換器以及路由器是確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的最基礎(chǔ)設(shè)備之一。而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在對(duì)路由器以及交換器進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的過程中常常會(huì)出現(xiàn)一系列問題，如一些用戶無力承擔(dān)高昂的路由器以及交換器購(gòu)買費(fèi)用，有如路由器以及交換器受到質(zhì)量問題的影響導(dǎo)致使用壽命不高。而隨著計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的興起，通過在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中導(dǎo)入虛擬化技術(shù)便可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)資源之間的合理整合以及部署。例如在我們常見的BOSONNETSIM軟件進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)可以針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中存儲(chǔ)的資源進(jìn)行合理地分配部署，從而為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建一個(gè)虛擬的路由器以及交換器，而當(dāng)系統(tǒng)無效進(jìn)行交換時(shí)，便結(jié)合自己的需求對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行合理部署。由此可見，將計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)應(yīng)用在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，能夠有效提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源的分配部署情況，從而實(shí)現(xiàn)成本降低的目的。

4.2計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，教育事業(yè)也實(shí)現(xiàn)了極大的突破，其中有很大一方面表現(xiàn)為教育領(lǐng)域?qū)τ?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)科技的關(guān)注以及應(yīng)用。在教育領(lǐng)域中適當(dāng)?shù)貞?yīng)用計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)，可以有效地改善課堂效率，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)更好的學(xué)習(xí)效果。目前，計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)；教師利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)查詢授課內(nèi)容以及教學(xué)素材，節(jié)省大量備課時(shí)間；應(yīng)用計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)創(chuàng)建學(xué)生青睞的教學(xué)場(chǎng)景，打造趣味性、高效率的信息化課堂。

此外，計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)對(duì)于理工科教學(xué)實(shí)驗(yàn)來說也具有重要的意義，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用虛擬化技術(shù)能夠幫助學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。例如在物理電路教學(xué)過程中，教師可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)模擬電子機(jī)械設(shè)備的電路原理，并通過虛擬化技術(shù)直觀地模擬一些物理實(shí)驗(yàn)，使抽象的物理概念轉(zhuǎn)化成為直觀、清晰的實(shí)驗(yàn)，這樣能夠使傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的弊端得以彌補(bǔ)，從而提升教學(xué)效果。虛擬光碟就是計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)發(fā)展下的一種衍生產(chǎn)品，教師可以通過虛擬光碟應(yīng)用來強(qiáng)化學(xué)生對(duì)書本理論知識(shí)的理解，并為接下來的遠(yuǎn)程教育拉開序幕。此外，虛擬化教室也是在計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)對(duì)教育領(lǐng)域作出的一大貢獻(xiàn)，它為學(xué)生的自主化學(xué)習(xí)創(chuàng)建了良好的條件，學(xué)生可以在虛擬化教師中通過文字、音頻、圖片等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)與互動(dòng)，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式的枯燥感，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)不同的學(xué)習(xí)空間。

4.3計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)在企事業(yè)單位中的應(yīng)用

目前，我國(guó)大部分企事業(yè)單位中使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)均來自于不同的開發(fā)商，面對(duì)著市場(chǎng)中琳瑯滿目的客戶需求，癌發(fā)生們很難設(shè)計(jì)出一款能夠滿足所有客戶要求的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品，因此在企事業(yè)單位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用過程中很容易出現(xiàn)服務(wù)器數(shù)量眾多但設(shè)備功能參差不齊的現(xiàn)象，從而對(duì)企業(yè)工作效率產(chǎn)生了極大的影響。若能夠引入計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)，則可有效解決這一問題，為企業(yè)排除發(fā)展過程中由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)缺陷而造成的阻礙。

5結(jié)束語

綜上所述，計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)在各行各業(yè)中都發(fā)揮著極大的作用，并體現(xiàn)著自身獨(dú)特的價(jià)值。雖然計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)在歷經(jīng)四個(gè)發(fā)展階段后正在逐漸朝著更加成熟的方向完善，但目前仍然存在一些問題，這些問題從不同程度上制約了它的繼續(xù)發(fā)展。例如組網(wǎng)中應(yīng)用的計(jì)算機(jī)品牌眾多，每個(gè)品牌在質(zhì)量、性能以及功能方面都有所差異，導(dǎo)致了組網(wǎng)成本的不斷上升，計(jì)算機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性也持續(xù)下降。除此此外，服務(wù)器資料利用率低也是目前計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)中有待攻破的一個(gè)難點(diǎn)，要想使計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)在未來實(shí)現(xiàn)更好的應(yīng)用與推廣，就必須針對(duì)上述問題制定有效的解決方。

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